引言

污泥是城市污水处理不可避免的副产物。近些年来，随着污水处理量不断增加，污泥产量大幅提高，而环境质量标准的日益严格，使得污泥的处置成为一个亟待解决的环境问题。传统的污泥处理方式主要包括卫生填埋、焚烧、堆肥以及污泥农用等，但这些方式均会导致不同程度的二次污染。因此，必须寻找新的污泥处理方式。污泥热解因具有经济性好、二次污染小、以及能量回收率高等优点，逐渐成为人们研究的焦点。

一．研究背景及意义

1.1研究目的

随着人们对污泥资源化及潜在利用价值认识的提高，以及人们可持续发展观念和环保意识的增强，污泥热解技术以其显著的环境效益和经济效益成为人类研究和关注焦点。根据上述介绍的污泥热解处理技术的研究进展，污泥热解技术的研究和推广应用都取得了很大的进展，并且有较成熟经验和工艺，可以直接借鉴使用。但是污水处理厂经过浓缩和脱水的污泥，含水率在80%左右，并不被认为是一种理想的热解原料。传统的污泥热解一般先将污泥进行干燥，该过程不仅增加了污泥处理的工序，提高了污泥的处理成本，而且气化效率不高。

相比污泥，生物质具有含水率低、挥发分和固定碳含量高的优点。将生物质添加到污泥中，不仅可以调节污泥的含水率，改善污泥的热解性能，还使得污泥/生物质具有较好的流动性，实现连续进料。因此，本文以脱水污泥/生物质（以下简称污泥/生物质）为研究对象，从气体产物析出特性、共热解的影响因素和热解产物特性分析等方面着手，探讨了污泥/生物质高温热解的转化过程和污泥中水分对热解过程的影响，并对污泥/生物质热解后半焦的特性和吸附能力进行了研究，为今后污泥热解技术的研究和热解半焦的应用提供理论基础和科学指导。

1.2研究背景

城市污泥是城镇废水处理不可避免的副产物，是由有机物、细菌体、无机物、胶体等组成的非均质复杂有机体。近些年来，随着污水处理行业的高速发展，产生的污泥量不断增加。截止到 2010 年年底，我国污泥产生量接近 2200万吨，比 2009年增长近 10%^[1]。保守估计，”十二五”期间，随着在建污水处理厂大批投运，城镇污水处理厂污泥产量将以年均 15%的速率增加，年产生量将突破 4600 万吨。污泥不仅产量巨大，且含有铜、铬、砷、锌等重金属^[2,3]以及病原微生物和毒性有机物^[4]。从各地现有的污泥处理与处置能力来看，我国形势已不容乐观。调研结果显示，我国城市污水污泥处置的技术和设施相当落后，我国污水处理厂所产生的污泥，绝大部分经脱水后被送往城市垃圾填埋厂简单填埋，有的甚至直接露天堆放。据估计，我国有80%的污泥没有得到妥善处置。数量如此大的污泥若直接进入环境，将会对土壤、水体造成二次污染，严重威胁人类健康和生活环境。因此，如何合理地处理、处置污泥，使其达到”稳定化、减量化、无害化及资源化”，已成为人类普遍关注的重要课题和紧迫任务。

二．污泥热解处理技术研究进展

热解被认为是很有潜力的含油污泥处理方式之一,污泥热解处理(773-1073K)的减量化效果可以达到50%^[5],可以稳定有机化合物,而且产生的液态热解油可以用作燃料和衍生化学产品等。除此之外,采用热解方式处理污泥的过程,还可以将污泥中的重金属富集在热解残蜜中,而重金属在热解残澄中的形态比焚烧后底灰中具有更高的耐浸出^[6-8]。热解后的残澄可以用作污染物吸附材料也可为热解过程提供能量支^[9,10]。而热解跟其他热化学处理方式不同,相比于焚烧和气化过程,热解是一个吸热反应,宏观上意味着热解后得到的产物比原料热值将有所提高。从能量守恒角度来看,热解过程则必须有外界能量提供到系统中或消耗自身部分能量才能进行的反应。热解处理最大的优势就是通过热解可以将污泥等一些废弃物转化为液态燃料类产物。这一过程不仅为化工等产品深加工提供了可能,也为能量的利用、储存和运输等提供了不可替代的便利条件。但热解油作为石袖基燃料用作运输燃料还需要进一步升级精炼,目前这部分正在广泛的研究^[11]。